尋找“超自然生命”

　　發(fā)現(xiàn)第7元素
　　
　　人們對生命體的基本認識是：生命體是由碳、氫、氧、氮、硫、磷6種元素組成。這一基本結(jié)論早被編入教科書，在長達數(shù)百年的生命科學研究中從未動搖過。對于我們已知的生命體知識而言，生命體是由遺傳物質(zhì)核酸，以及具有重要生理功能的蛋白質(zhì)、多糖和脂肪等物質(zhì)構(gòu)成。在6大元素中，碳、氫、氧、氮是基本元素，例如多糖是由碳、氫、氧組成的，核酸、蛋白質(zhì)中的氮元素也是主要角色。另外兩種元素硫、磷則只能被劃入“重要元素”之列，它們的含量要小得多，只起到輔助作用。
　　然而，美國研究人員的發(fā)現(xiàn)卻陳述了這樣一個不爭的事實：組成生命的“第7元素”是存在的。“砷基生命”中的砷能取代磷在已知生命體中發(fā)揮的作用。2010年底，研究人員成功地在實驗室富含砷的環(huán)境中培養(yǎng)出了新生命，它的獨特之處并不在于能忍受高濃度砷的極端環(huán)境，而是將這種被認為有毒的元素納入自己的生命機制。對于我們來說，砷是有毒的，因為它對磷有超強的“模仿能力”；同樣，磷對于以砷為基礎的生物也是有毒的。“硅基生命”則是以硅而不是碳為生命基礎的“超自然生命”。因為硅與碳一樣，化合價都是4價，硅原子也能排列成環(huán)狀和長鏈狀，從而形成生物分子的骨架。
　　化學家、生物學家、地質(zhì)學家和天文學家共同撰寫的報告認為，科學家應該先在地球上對極端微生物做更多的研究，才能為發(fā)現(xiàn)“超自然生命”提供線索。在哪里可以尋找到這些“超自然生命”呢?科學家將注意力放在了生態(tài)上孤立、條件惡劣的小環(huán)境中，因為絕大多數(shù)普通生物都不會在那里生存。孤立的生態(tài)系統(tǒng)其實很容易找到，如地殼深處、大氣層上部、南極洲、鹽堿地，以及被重金屬或其他污染物污染的地帶。比如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的砷基生命位于美國加利福尼亞州的莫諾湖，是一個有76萬年歷史的沙漠湖泊，湖水鹽堿度極高，也是地球上天然水體里砷含量最高的地方；南極洲上被稱為世界最干燥地方的干谷；被重金屬嚴重污染的西班牙力拓河；以及中國新疆的索爾庫里沙漠。
　　
　　生命定義不斷擴大
　　
　　另外，科學家還可以在實驗室中“創(chuàng)造”孤立的生態(tài)系統(tǒng)：首先改變溫度和濕度，將已知生物殺死，如果仍有生命跡象，那可能就是“超自然生命”。利用這種方法，科學家發(fā)現(xiàn)了一種耐輻射細菌，它能承受的y射線輻射劑量，是人類能承受的劑量的1 000倍。令人失望的是，這種耐輻射細菌和其他耐輻射生物一樣，在遺傳學上都與已知生物有關。不過，這并不能排除利用這種方法找到“超自然生命”的可能。
　　陸地上的鉆探工作還曾發(fā)現(xiàn)，即便在更深的地下，仍有大量生物活動的跡象。在地殼深處，微生物群落與光線、氧氣和其他生物的有機產(chǎn)物完全斷絕了聯(lián)系。它們能生存下來的原因是，某些微生物可以將在化學或放射反應中釋放出的二氧化碳和氫，用于新陳代謝、生長和復制。盡管迄今為止，科學家在這些生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的微生物都與生活在地表的微生物有緊密聯(lián)系，但目前對地殼深處的生物探索還處于初級階段，在更深的地下，或許有驚喜正等著我們?nèi)グl(fā)掘。
　　最近，澳大利亞昆士蘭大學的菲利普研究小組，在澳大利亞西海岸深達1千米的海床鑿洞取樣時，發(fā)現(xiàn)采集到的20億年前的砂巖中，存在一些大小在20-150納米的微小結(jié)構(gòu)，它們能在實驗室中自我繁殖。在電子顯微鏡下，這些微小結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)棕色的團塊和卷須，并含有遺傳物質(zhì)DNA，它們不需要用核糖體制造蛋白質(zhì)，至于是否為“超自然生命”，尚在進一步研究之中。
　　鏡像生物也是科學家正在尋找的“超自然生命”之一。生物大分子的構(gòu)型可呈現(xiàn)為兩種鏡像結(jié)構(gòu)：左旋或右旋。在已知生物中，氨基酸是左旋的，DNA則是右旋的雙螺旋。但是如果生命再次從零開始，氨基酸有可能是右旋的，而DNA有可能是左旋的。幸運的是，現(xiàn)在研究人員能用一種非常簡單的方法來鑒別鏡像生命。一份標準的微生物培養(yǎng)基包含多種大分子，如利用這些大分子的鏡像分子制備一種營養(yǎng)液，把新發(fā)現(xiàn)的微生物放進去培養(yǎng)，最終能生存下來的肯定是鏡像生物，因為只有它們能以鏡像分子存